【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
Lit Shader的作用与原理
Lit Shader是Unity通用渲染管线(URP)中的核心着色器，专门用于实现基于物理的渲染(PBR)结果。它能以照片级质量渲染真实天下的外貌材质，如石头、木料、玻璃、塑料和金属，使光照和反射在各种光照条件下(如豁亮的阳光或暗中的洞穴)都能出现逼真结果。
工作原理
Lit Shader接纳物理精确的光照模子，思量了能量守恒和微外貌理论。它通过以下核心参数控制材质体现：
- 金属度Metallic: 控制材质是金属(1)还黑白金属(0)，金属材质具有更猛烈的镜面反射
- 光滑度Smoothness: 决定外貌粗糙水平，影响高光反射的扩散范围
- 法线贴图Normal Map: 增长外貌微观细节的视觉体现
- 环境光掩藏Ambient Occlusion: 模仿外貌缝隙和凹陷处的阴影结果
URP中的Lit Shader通过SubShader和多个Pass实现渲染，每个Pass都有特定用途(如主光源、附加光源、阴影等)。与内置渲染管线差异，URP不须要为每个附加光源创建额外Pass，而是通过优化后的单Pass前向渲染实现高效多光源处理处罚。
发展汗青
Lit Shader随着Unity渲染管线的发展履历了几个关键阶段：
- 内置渲染管线时期：Unity最初提供标准着色器(Standard Shader)，接纳雷同PBR的工作流程，但性能开销较大
- LWRP阶段：Unity推出轻量级渲染管线(LWRP)，包罗简化版的Lit Shader，专注于移动平台优化
- URP阶段：LWRP升级为通用渲染管线(URP)，Lit Shader成为核心着色器，支持更广泛平台并优化性能
- 一连优化：Unity不绝改进Lit Shader，增长功能如透明混淆模式、双面渲染等，同时保持高性能
详细利用方法
根本设置步调
- 在项目中创建或选择材质
- 在材质查抄器窗口中选择Shader为"Universal Render Pipeline > Lit"
- 设置材质属性：
- Surface Options:
- - 表面类型(不透明/透明)
- - 渲染面(正面/双面)
- - 混合模式(Alpha/Premultiply/Additive/Multiply)
- Surface Inputs:
- - 基础颜色
- - 金属度
- - 光滑度
- - 法线贴图
- - 高度图等
示例：创建金属材质
- 新建材质并应用Lit Shader
- 设置Surface Type为Opaque
- 调解Base Color为金属色调(如银灰色)
- 将Metallic滑块调至1(完全金属)
- 调解Smoothness控制反射清晰度
- 添加法线贴图增长外貌细节
Shader Graph中的应用
固然Lit Shader自己是代码实现的，但可以在Shader Graph中创建雷同结果：
示例：在Shader Graph中创建PBR材质
- 创建新的Shader Graph，选择URP模板
- 添加以下节点：
- PBR Master节点(核心光照模子)
- Sample Texture 2D节点(根本贴图)
- Normal From Texture节点(法线贴图)
- Slider节点(控制金属度和光滑度)
- 毗连节点：
- 根本贴图毗连到Albedo
- 法线毗连到Normal
- 金属度和光滑度滑块毗连到相应输入
- 导出为Shader并应用到材质
高级示例
透明玻璃结果
- 在Shader Graph中设置PBR Master的Surface Type为Transparent
- 设置Blend Mode为Alpha
- 添加Fresnel Effect节点模仿玻璃边沿反射
- 利用Vertex Position节点驱动折射结果
- 通过Time节点添加动态反射变革
根本设置
- 创建材质并选择Lit Shader
在材质Inspector中选择Shader路径为Universal Render Pipeline > Lit，这是URP下实现物理渲染的根本着色器。
- 设置外貌范例为透明
在Surface Options中将Surface Type从默认的Opaque改为Transparent，此时会激活Blending Mode选项。
- 选择混淆模式
- Alpha模式：实用于平凡半透明结果，通过Alpha值控制透明度（0完全透明，1不透明），盘算公式为OutputRGBA = (SourceRGB × SourceAlpha) + DestinationRGB × (1 − SourceAlpha)。
- Premultiply模式：恰当保存高光和反射的透明材质（如玻璃），可镌汰边沿伪影。
进阶调解
- 深度写入与双Pass优化
若出现透明物体内部穿模题目，可通过双Pass办理：第一个Pass仅写入深度（ZWrite On + ColorMask 0），第二个Pass关闭深度写入并启用混淆（ZWrite Off + Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha）。
- 折射结果加强
利用GrabPass捕获屏幕纹理，联合模子UV偏移模仿折射。示例代码片断：- hlsl
- GrabPass { "_GrabTexture" }
- sampler2D _GrabTexture;
- float4 frag(v2f i) : SV_Target {
- float2 offset = /* 基于法线或高度的偏移计算 */;
- return tex2D(_GrabTexture, i.uvgrab + offset);
- }
- 菲涅尔效应
在片元着色器中参加视角相干透明度变革，加强边沿高光：- hlsl
- float NDotV = saturate(dot(worldNormal, viewDir));
- float fresnel = pow(1 - NDotV, _FresnelPower);
- alpha *= fresnel;
性能注意事项
- 透明渲染会禁用Early-Z优化，发起控制透明物体数量。
- 复杂结果（如折射）大概需自界说Shader变体，URP Lit的Surface Type和Blending Mode已覆盖多数根本需求
金属材质
- 工作流模式：选择"Metallic"模式，通过调解Metallic滑块控制金属度（1.0为全金属结果）
- 光滑度：增长Smoothness值（0.8-1.0）可得到镜面反射结果
- 根本贴图：利用带有金属质感的根本颜色贴图，发起共同法线贴图加强细节
头发材质
- 多层结构：利用两个材质球（Front+Transparent）组合，Transparent材质需开启Alpha混淆和双面渲染
- 参数设置：
- Front材质：Surface Type=Opaque, Render Face=Front
- Transparent材质：Alpha=0.3-0.5, Render Face=Both
雪地材质
- 天下法线混淆：通过法线贴图的Y轴值作为蒙版，混淆雪地与原材质
- 参数设置：
- BaseMap：利用雪地纹理
- Smoothness：0.4-0.6模仿湿雪反光
- Normal Map：加强外貌凹凸细节
岩石/混凝土
- 工作流模式：选择"Specular"模式更易控制非金属反射
- 外貌细节：
- 利用高对比度法线贴图
- Smoothness=0.1-0.3保持粗糙质感
- 开启Height Map实现视差遮挡
动态结果实现
- 对于火焰/水球等殊效，发起通过ShaderGraph扩展Lit Shader：
- UV扰动：利用Voronoi噪点+Time节点驱动UV动画
- 进度控制：通过脚本动态调解Cutoff参数实现添补结果
- 关键参数组位置：
- Surface Options：界说材质根本范例和渲染方式
- Surface Inputs：设置纹理和物理属性
- Advanced Options：控制渲染优化选项
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（接待点赞留言探究，更多人参加进来能更加完满这个探索的过程，🙏）
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发表于 2025-11-27 18:57:04